第四 距離保護(hù)的整定計算原則及評第五 距離保護(hù)的振蕩閉第六 故障類別判別和故障選第七 距離保護(hù)特殊問題的分第八節(jié)工頻故障分量距離保第四節(jié)距離保護(hù)的整定計算及A

32 4

保護(hù)B距離ⅠR

R方向與線路阻抗方 B BCZ

KK

0.8~Z K

ZABK

z

A11

t0s2、距離保護(hù)II動作阻抗（應(yīng)按以下兩點(diǎn)原則來確定Z

K

(ZAB

Z

.I.E'B.kC.IEI UAI1z1LABU UBI

U

I1

I2Zk

I2Z

K

I1 I1 I1

k保護(hù)1處

ZAZAB0.6(KZAB

與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合，躲開線末端變電所變壓器低壓側(cè)出口處短路時的阻抗 BC

Ue2(高壓側(cè)額定線電壓ZtUk%(短路電壓百分值

ST(額定容量

K

(ZAB Z

0.7動作時tt(x

t(x ──與本保護(hù)配合的相鄰元件保護(hù)段（x為I或II）t── 與階段式電流保護(hù)中時間級 一樣距離保護(hù)的II段，應(yīng)能保護(hù)線路的全長，本線種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應(yīng)滿足： 保護(hù)裝置的動作阻抗Z

保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障阻抗的計算值在與相鄰線路距離保護(hù)II段配合時，IIIZ

K(Z Z

可靠系數(shù)的取法與II按與相鄰變壓器的電流、電壓保護(hù)配合整III段的整定阻抗為Z

K(Z

Zmin─電流、電壓保護(hù)的最小保護(hù)范圍對應(yīng)的阻抗值當(dāng)線最小，其值為： U

(0.9

I IL.

參照過電流保護(hù)的整定原則，考慮到自起動的情況下，保護(hù)III要求，若采用全阻抗特性，則整定值為：

Krel──可靠系數(shù)，一般

1.2~

── 自起動系數(shù)，

1.5~

──阻抗測量元件的返回系數(shù)，

1.15~ZZ

K

ZsetZ

RR

set

ZZL ──（2）靈敏度

Ksen(1)KK

Z ZZAB

Z

sen(2)

──相鄰設(shè)備（線路、變壓器等）的阻抗

Kb.

動作時tt

4.4.將整定參數(shù)折算到二次側(cè)(二次動作阻抗

U.I

Zm(2)

Zm(2)

Zset(2)

ZsetZset

U.Um(2)1)①不能實(shí)現(xiàn)全線速動，對雙側(cè)電源線路，將有全線30～40%以Ⅱ段時限跳閘，這對穩(wěn)定有較高要求的壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)鎖裝置，調(diào)試麻煩，可靠性相對較低。例1：圖示網(wǎng)絡(luò)，各線路均裝有距離保護(hù)。試對其中保護(hù)1 =350A，功率因數(shù)=0.9。 ，正 1N）

tEM115

8N8

tXx1maxXx1min

STXx2maxXx2min

Uk%

tEM115

8N8

tXx1maxXx1min

EN

STXx2maxXx2min

Uk%解：⒈各元件阻抗值的AB線路的正序阻抗:

z

U ZTUk%T

tEM115

8N8

tXx1maxXx1min

EN

STXx2maxXx2min

Uk%⑴動作阻抗：Z

K ⑵動作時

1t1

0s

tEM115

8N8

tXx1maxXx1min

EN

STXx2maxXx2min

Uk%Z

K

(ZAB

Kb

IXs1.minA

求最小分支系數(shù)應(yīng)取最大，而IBC取最I(lǐng)總

I

即電源M在最大方式電源N在最小方該支路電流忽.I1.

ZAB

I

I1

XsI

Xs I 0.85 I

s總2總2

0.15ZBC

I2

1.152

I

I

2

X

Xs

s

0.8(121.190.8524)

按照躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口k2短路整定ZZ

Z Z Z.

I3

.I3 取最大，而I3

s

取以上兩個中較小的一個數(shù),故

⑵動作時 與相鄰保護(hù)3的Ⅰ段配合則tt

⑶靈敏性校驗(yàn)Z

Z

滿足要⑴動作阻抗：按躲開最小負(fù)荷阻抗整定cos

0.9110

因?yàn)槔^電器取為相間接線方式的方向阻抗繼電

K

cos

1.151.21cos70

取K

Kre

Kss

L

Z

Z

Z

Kb.max源M

ZABKb.max

相末端短路保能感受的最大測量阻

Xs

2512

Ksen

122.48

s

Kb.maxZ

0.9

ZABKb.max

122.48

t t

t

t

取其中較長1t1

0.5

30.5

2.0(s)

EEA

115

XA

XBmax

X

變壓器：

Uk%

z1m路阻抗

⑵線路AB及BC 110/0.1，電流互感器變比為600/5⑶線路AB、BC的最大負(fù)荷電ILmax0負(fù)荷的功率因數(shù) 負(fù)c.8系

Kss2⑷保護(hù)2距離Ⅲ段的動作時限t2

E解⒈距離Ⅰ段

0.850.470

E

0.850.470

Z

K(Z Z

本題本題

K。

0.8(0.47035

22.170

一種是把兩臺變壓并聯(lián)看成一個整體Z K

Z

一種看成兩個并聯(lián)

路 1

%U

其中

2ZT

100

42.3570(設(shè)變壓器阻抗角為70)210015Kb.min

0.7(0.470351

39.470

KK

Z

Z

0.470⒊距離Ⅲ段LZZ

KK

0.911531.251.151.50.453

Z Z

Z

cos

setL

cos(70校驗(yàn)靈敏系數(shù) 1.5滿足要⑴作線路AB的近 1.5滿足要K ZK

sen

Z

0.470⑵作相鄰線路BC的遠(yuǎn)后備時ZZ sen

.I..I.I1.IXB

XA

XAB

110

Ksen

14701.81670

1.711.2滿足要作變壓器的遠(yuǎn)后備時考慮其中一臺停用1t1

tt

0

0.5

tt

1.5

0.5

繼電器的動作阻抗Zset(2)

Zsetset

600/110/

11.970set

600/110/

22.170

2.470 set

600/110/

6670

7.1970第五節(jié)第五節(jié)3.5.1.振蕩閉鎖的 定周期變化的電流稱為振蕩電流；電力系統(tǒng)中發(fā)生同步振蕩或異步運(yùn)行時，電壓、電流和功率的幅值和相位生周期性的變化。阻抗繼電器的測量阻抗 ZmUmI將周期性的變化，當(dāng)測量阻抗進(jìn)距離保護(hù)動作區(qū)域時，保護(hù)將發(fā)生誤動時保護(hù)誤動產(chǎn)生的聯(lián)絡(luò)開關(guān)距離保護(hù)一般用在較高電壓等級的電力3.5.2電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)測量元件的影 一般為0.8s-1.2s左右)。2、電流、電壓的變化規(guī) I.MZL.I.MZL.Z變.設(shè)以.為參考，使其相位角為變.

假設(shè)

. 。在E蕩時，可認(rèn)為 側(cè)系統(tǒng)等值電勢圍繞EN旋轉(zhuǎn) .. 滯后 的角..

在

EN

ENe360°之間變化

NEeN.I.MZLI.MZL.Z

由M側(cè)流向N側(cè)的電

為 1

.z.I IeI EM

此電流滯后于電勢 角度為系統(tǒng)總抗

EM....UM z.E EN

EMI

UNUNZ

I

)

EM

E

ZL2ZN

2設(shè)ZM、ZLZ

具.

M...UM z. EM.

UM

點(diǎn)作直 所得的向量最短，垂足os所代表 壓最低，該點(diǎn)稱為系中心或振蕩中心。著的改變，振蕩中心 的位置也在變。當(dāng)系統(tǒng)阻抗角和線路阻抗角相且兩側(cè)勢幅值相等時，電氣中心的位置不隨的改變而移動，始終位于系統(tǒng)縱向總阻抗

ZL之中點(diǎn)處。（這就是為什么稱其為電氣中心現(xiàn)在假

先看振蕩中心電 0I中

2EMZ再來看在保護(hù)安裝處電流、電壓的變化規(guī) 當(dāng)δ=0?時,由于I=0,所

U保EM當(dāng)δ=180?時而

I2EMZU保

2EM MZM

Z

2ZM MZMII(180o143EUMMII(180o143EUMMUoδUN(b)電流有效值變化曲(a)相量圖及變化軌

180o360o540o (c)電壓有效值變化大，這時繼電器的測量阻抗

Im3、對距離保護(hù)的影 Z ZI ZL

I

ZMZLZN

UM

E

EN

(IZ

1Ke Ke

ENEME 22

jsin

(1cos)

jsin

11

sin1e

jsin

(1cos)2

jsin2

1sin

1

2sin22 1e

1

jctg2Z隨δ變化的關(guān)系畫在以保護(hù)安裝地原點(diǎn)的復(fù)阻抗平面上當(dāng)全系統(tǒng)所有阻抗角均相同時

Zm.M

N

Z

1

ZMLL 當(dāng)0

L

當(dāng)1

ZmM

1

ZM當(dāng)改變時，不但測量阻抗的大小在改變，而且阻抗角也在變化其變化范圍在

L

保護(hù)安裝在不同安裝地點(diǎn)阻抗的變化.I I

. .

M的變化規(guī)律，令Z代M

mZ

則 2Zm2

Z2

ct測量阻抗變化 mm

直線mmm

1（兩側(cè)系統(tǒng)電勢不等

實(shí)質(zhì)電流由M側(cè)流向NNeNe

1Ke

1KeKeKeee

o

2Ke當(dāng)E

實(shí)質(zhì)電流由N側(cè)流向M當(dāng)E

在這種情況下，當(dāng)0，由于兩側(cè)電勢不相等而產(chǎn)生一而是一個位于圓周上振蕩對距離保護(hù)測量元件的影RNM抗元件，距離I段RNM阻抗為線路MN阻抗 80％實(shí)線圓為M側(cè)I段的動作特性虛線圓為N側(cè)I段的動作特性振蕩中心落在母線M、N 間的 時。當(dāng)δ變化時 M、N兩處的測量阻抗

端，都將沿直線o動

RM當(dāng)振蕩中心落在本線路范圍之外時，兩側(cè)保I線路的距離IIIIII段的整定阻抗一般較大，振蕩時的測量阻抗比較容易進(jìn)入其動作區(qū)，所以II段及段的測量元件可能會動作 R2

No 歸納⑴距離保護(hù)安裝地點(diǎn)越接近振蕩中心，越容易O向所占面積O⑶距離Ⅰ段、Ⅱ段都可能會誤動，而距離由于我國電網(wǎng)的振蕩周期為1s左右，而Ⅲ段保護(hù)需延時≥15s以上，一般為1.5s～2s，可利用延時躲開振蕩的影Ⅰ~Ⅰ~11Ⅱ~

ZR

電力系統(tǒng)發(fā)生短路的瞬間，短路電流突然增加，母線電壓短路發(fā)生后，若不計其衰減，電流、電壓將基本為短路阻抗，并維持為短路阻抗不再變化。的變化，但在整個振蕩過程中，電壓電流一直都在作周期性變化，保護(hù)的測量阻抗也不會有突然的變化而不斷的變化。系統(tǒng)發(fā)生各種不對稱短路時，故障電壓、序分變化

相位變3.5.3構(gòu)成振蕩閉鎖回路應(yīng)滿足以下基本要求①系統(tǒng)只發(fā)生振蕩，應(yīng)將保護(hù)可靠閉鎖，且振蕩不停，振蕩閉鎖措 系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn) I

0雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)破壞而振蕩時，負(fù)序

I2

SW R

開放保動

NNoM一定時間（TDW）內(nèi)δ 其選擇要兼顧兩個原則一是要保證在正向區(qū)內(nèi)故障時，I的時間可靠跳閘，II段保護(hù)的測量元件能夠可靠起動并實(shí)現(xiàn)自保持，因而時間不能太短，一般不應(yīng)小于s；不會在故障后的TW時間內(nèi)進(jìn)入動作區(qū)，因而時間又不能太長，一般不應(yīng)大于0.3s。通常情況下取TDW=0.1-0.3s整組復(fù)歸電路在判斷出故障或振蕩，再經(jīng)負(fù)序電壓過濾abUmn

mn

.U.

.U...零序分

X

I在三相電壓中，零序電壓大小相同，相位相同，因此 電

U

R1R2

3X1(阻抗角 X(阻抗角 .b正序分 .b..U..

Uca1順時針

.U.

.U.向依

X

I.Ub路中,電流超前電壓.

U Z1

3X1

jX

R1

3X1(阻抗角...U

R2

X2阻抗角3.Z

232

jX

.U.Uc1

U.U

.U.Ub1.U

UX

U

.U.U.X .U.U.X RX2R2.Im.Un前電壓 在Ubc回路中, 超前電壓60.U

I

I.

.UU.3UX2UR3

U

Uab1cos30

.UX

Ubc1cos30

X2

323

ej30

323

ej30.U.U

.U.

UX

.U.U..U.U.IX RX2R2.Im.Unc.UX.UR.Ubc

I.

.Uca U

3 ej30

3 ej

X

ab

bc3 ej

e2

ab

a.Ua

30?1、復(fù)相量濾.UaURa.UbURb.UcURc

jUIajUIbjUIc

.U0UR0.U1UR1.U2UR2

jUI0jUI1jUI2

例如：對于負(fù)序分量，由式（1）、式（2）和式（3）得.U2UR2

jUI

1 13

j

U

j 331 ) )(1 ) )(1 33 33將上式展開后合并，即可得33UR2

1

1 3 3

2

1 3 3

2UIcUI

1

1

2

1

2URc

零序分量和正序分量可仿此計算2三相基頻電壓的采樣值分別為ua

ub

uc 零序分量的計算比較簡單，可采用同時刻的采樣值接相加，即u(n)1[u(n)u(n)

u2(n)

1[u

a(n)ub(n

N)u(n

N)]

式（5）的數(shù)據(jù)窗的寬度

2N

1（相當(dāng)于個基頻周期），計算時間較長為了縮小數(shù)據(jù)窗的寬度，注意到對于純正弦量，有u(n)

u(nN2依此來處理式（5）中的c相電壓，即u(nN)u(nNN)u(nN

將式（*）代入式（5）得u2(n)

1[u

a(n)

(n

N)

(n

N)]

式（6）的數(shù)據(jù)窗寬度

N1（相當(dāng)于1/33基頻周期），計算時間明振蕩時，Z1、Z2

故障時，Z1、Z2高靈敏度阻抗

低靈敏度阻抗元件（整定值小

振蕩時Z1、Z2O O

Z2不動

T&T&&

開放與門Y。Z2在時間元件T小

&&

Z1先動 大 “1”

“1”

在時間元件T延時時間內(nèi)開放與門與門

已開

注意：Z1、Z2T&&T&&測量阻抗從負(fù)荷阻抗ZL突變至短路阻抗Zk，這時Z1、Z2兩個測量元件將同時動作，Z2動作后T動作前，這時T仍然輸出為利用動作的延時實(shí)現(xiàn)振蕩閉電力系統(tǒng)振蕩時，距離保護(hù)的測量阻抗是隨角的變化而不斷變化的，分析表明，對于按躲過最大負(fù)荷整定的III段阻抗元件來說，測量阻抗落入其動作區(qū)的時間一般不會超過1～s，即系統(tǒng)振蕩時III段阻抗元件動作持續(xù)的時間不會超過1～1.5s。這樣，只要令其動作的時間不小于11.5s，系統(tǒng)振蕩時它就不會誤動作。振蕩過程中再故障時的保護(hù)再開但是如果系統(tǒng)在振蕩過程中又發(fā)生了故出振蕩過程中又發(fā)生短路時，將保護(hù)再次振蕩過程中再發(fā)生不對稱故障的判I2 I2 I02式中I2

—0101振蕩過程中再發(fā)生對稱性故障的判0.03p.u.Ucos0.08式中φ——為電 電壓的相角。p.u.——標(biāo)么 Ucos為電壓相量在電流相量I在系統(tǒng)振蕩時，Uco近似為振蕩中心的即系統(tǒng)三相故障時，上式會一直被滿足，其余時間都不滿足。這樣，用上式再配合一個延時時間就能夠區(qū)分出三相故障和振蕩。3.63.6選相啟

相電流突變相電流突變量相電流差突變

|

k

中N 能力較差i(k

k

ii(k)t

NI

ii(k)i(kN)(i(kN)i(k2Nt

|| || ||I k k k2 ..

IAB(IAIB)(I[0]I[0])(IAI[0])(IBI[0])IAI ..IBC(IBIC)(I[0]I[0])(IBI[0])(ICI[0])IBI

ICA(ICIA)(I[0]I[0])(ICI[0])(IAI[0])IC

I

I

I

.I.

II I

I

IIIA

I.IIB

C.IIC

|

|I |

|I

|

|I YNNNY計算YNNNY計算

K

KBC(1,1)

計算ZAB計算ZBC計算計算ZA計算ZB計算

計算ZAB計算ZBC計算

3AA

K1)

|I

| |

KIBC||IBIC

|

KICA||ICI

|

K

K(m|IK

||ICA (m|I

A

IBC最 K(m|ICA||IK

(m|ICA||IAB

B

ICA最 (m|I

||ICA (m|I

KCK

IAB最兩相接地故障相別判(|IB(|IB|I(|I )短路

(|IA

Iset兩相短路判別（即不是接地，也不是三相短路判別公式為 K(m|IK

(m|I

(2) K (m|IA||ICK

(2) K (m|IB||ICK

(2)3.7距離保護(hù)特殊問題的分析3.7距離保護(hù)特殊問題的分析前面的分析中，大多是以金屬性短路過渡電阻可能造成距離保護(hù)的不正確工作。過渡電阻g短路電流從一相流到另一相或從相導(dǎo)線流入地的途徑中所通過的物質(zhì)的電阻。的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻等。成，在導(dǎo)線對鐵塔放電的接地短路時鐵塔及其接地電阻構(gòu)成主要成分。（4）電弧電I Ig

Lg電弧長度Ig電弧電流有效值m過渡電阻的存在使阻抗繼電器的測量阻抗Zm大，保護(hù)范圍縮小，使保護(hù)的靈敏性降ZZZmZmZk電阻的影響越大。I段最嚴(yán)重，II段次之，III段最小 ~AZ~AZBCB

R

A

Zm

R（a）系統(tǒng)示意 (b)對不同安裝地點(diǎn)的距離保護(hù)的影Zm.B=Rg，而A處保護(hù)的測量阻抗為Zm.AZABRg，當(dāng)Rg的數(shù)保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時，受過渡電阻影響越大；同時，保護(hù)裝置的定阻抗越?。ㄏ喈?dāng)于被保護(hù)線路越短），受過渡電阻的影響1k2k1k2k. I I

I I'

別為兩側(cè)電源供給的短路電流 流經(jīng)R的電 IkI'I UAIkkA和B母UAIkk則：Z

mBUBIIkUBIIk IkIgkkIkUI

ZABI

eeIk Ik

前 I'

. .當(dāng)為正時，測量阻抗

1

m電抗部分增大，使Z的 m當(dāng)為負(fù)時，電抗部分減小，過渡電阻呈容性m 的Z抗角變小，引起保護(hù)的誤動m可能導(dǎo)致保護(hù)的無選擇性動作。Rg+RRg

Rg

阻抗繼電器次之，全阻抗繼電器相對最小。的情況下，過渡電阻對阻抗繼電器的影響，與短路點(diǎn)所處的位置、繼電器的特性等有密切的護(hù)區(qū)的始端和末端短路時，過渡電阻的影響比較大，而在保護(hù)區(qū)的中部短路時，過渡電阻的影響則較小。在整定值相同的情況下，具有正序電壓極或 電壓極化測量元件動作特性＋R軸方向所占的面積比方向阻抗元件大，所以它們耐受過渡電阻的能力要比方向阻抗元件強(qiáng)。使動作特性向＋RR軸方向所占的面積更大，耐受過渡電阻的能力將更強(qiáng)，但特性圓偏轉(zhuǎn)后，圓的直徑變大，造成保護(hù)區(qū)加長，又容易在區(qū)外故障時引起穩(wěn)態(tài)，造成保護(hù)誤動。為防止此情況的發(fā)生，能夠避免穩(wěn)態(tài)。在電力系統(tǒng)發(fā)生短路后的暫態(tài)過程中，故周期性的諧波分量非周期的暫態(tài)分。衰減的諧波量和高頻行波量等，這些諧波量、暫態(tài)量都是非工頻的分量，護(hù)的正確工作產(chǎn)生不利的影響。響。消除衰減直流分量影響的措施1.采用不受其影響的算法如：解微分方程算法等基于瞬時值模型的算uRiL 11.根據(jù)故障條件，設(shè)法擬合出衰減直流分量，并從測量電流中將其減掉，使參與計算或比較電流中不再包括直流分

0y(t)0

Xet

XR

XI

w(t)采用帶通濾波、差分濾波等濾波措施近處故障時，測量阻抗遠(yuǎn)離動作邊界，即使有直流分量的影響入信號必須經(jīng)過模擬低通濾波后才送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這樣在到的數(shù)字信號中，高頻分量已基本不存在，諧波